登陆注册
2898100000005

第5章 物理海洋

海洋形成说

海洋是怎样形成的?海水是从哪里来的?

对这个问题,目前科学还不能作出最后的答案,这是因为,它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。

现在的研究证明,大约在50亿年前,从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转,一边自转。在运动过程中,它们互相碰撞,有些团块彼此结合,由小变大,逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中,在引力作用下急剧收缩,加之内部放射性元素蜕变,使原岩浆中夹带的水汽遇冷凝结,地球表面开始有了水始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时,地内的物质包括铁、镍等开始熔化。在重力作用下,重者下沉并趋向地心集中,形成地核;轻者上浮,形成地壳和地幔。在高温下,内部的水分汽化与气体一起冲出来,飞升入空中。但是由于地心的引力,它们不会跑掉,只在地球周围,成为气、水合一的圈层。位于地表的一层地壳,在冷却凝结过程中,不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压,因而变得褶皱不平,有时还会被挤破,形成地震与火山爆发。开始,这种情况发生频繁,后来渐渐变少,慢慢地稳定下来。这种轻重物质分化,产生大动荡、大改组的过程,大概是在45亿年前完成的。

地壳经过冷却定型之后,地球就像个久放而风干了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平。高山、平原、河床和海盆,各种地形一应俱全了。地壳经过冷却定型之后,地球就像个久放而风干了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平,在很长的一个时期内,天空中水汽与大气共存于一体,浓云密布,天昏地暗。随着地壳逐渐冷却,大气的温度也慢慢地降低,水汽以尘埃与火山灰为凝结核,变成水滴,越积越多。由于冷却不均匀,空气对流剧烈,形成雷电狂风,暴雨浊流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通过千川万壑,汇集成巨大的水体,这就是原始的海洋。

原始的海洋,海水不是咸的,而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发,反复地成云致雨,重又落回地面,把陆地和海底岩石中的盐分溶解,不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合,才变成了咸水。同时,由于大气中当时没有氧气,也没有臭氧层,紫外线可以直达地面,靠海水的保护,生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前,首先在海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代,有了海藻类,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累后,形成了臭氧层。此时,生物才开始登上陆地。

总之,经过水量和盐分的逐渐增加,以及地质历史上的沧桑巨变,原始海洋逐渐演变成今天的海洋。

大陆漂移说

早在1620年,英国人培根就已经发现,在地球仪上,南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。到了1912年,德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的某些相似性,提出了大陆漂移的假说。数十年后,大量的研究表明,大陆的确是漂移的。人们根据地质、古地磁、古气候及古生物地理等方面的研究,重塑了古代时期大陆与大洋的分布。大约在2.4亿年前,地球上的大陆是汇聚在一起的,这个大陆由北极附近延至南极,地质学上叫泛大陆。在泛大陆周围则是统一的泛大洋。此后,又经过了漫长的岁月,泛大陆开始解体,北部的劳亚古陆和南部的冈瓦纳古陆开始分裂。大陆中间出现了特大陆漂移说的创始人——魏格纳提斯洋(1.8亿年前)。此后,大陆继续分裂,印度洋陆块脱离澳大利亚——南极陆块,南美陆块与非洲陆块分裂;此时的印度洋、大西洋扩张开始。到了6000万年前,已经出现现代大陆和大洋的格局雏形。以后,澳大利亚脱离南极北上,阿拉伯板块与非洲板块分离,红海、亚丁湾张开,形成现代大洋和大陆的分布格局。

大陆的漂移由扩张的海底也能得到证实。纵贯大洋底部的大洋中脊,是形成新洋底的地方;地幔物质上升涌出,冷凝形成新的洋底,并推动先形成的洋底向两侧对称地扩张;海底与大陆结合部的海沟,是洋底灭亡的场所。当洋底扩展移至大陆边缘的海沟处时,向下俯冲潜没在大陆地壳之下,使之重新返回到地幔中去。

大陆漂移的证据

从地图上看出,大西洋两岸海岸线弯曲形状非常相似,但细究起来,并不十分吻合。这是因为海岸线并不是真正的大陆边缘,它在地质历史中随着海平面升降和侵蚀堆积作用发生过很大的变迁。1965年,英围科学家布拉德借助计算机,按1,000米等深线,将大西洋两边缘完美地拼合起来。如此完美的大陆拼合,只能说明它们曾经连在一起。此外,美洲和非洲、欧洲在地质构造、古生物化石的分布方面都有密切联系。例如,北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应;美国阿巴拉契亚山的海西褶皱带,其东端没入大西洋,延至英国西南部和中欧一带又重出现;非洲西部的古老岩层可与巴西的古老岩层相衔接。这就好比两块撕碎了的报纸,按其参差的毛边可以拼接起来,而且其上的印刷文字也可以相互连接。我们不能不承认这样的两片破报纸是由一大张撕开来的。

古生物化石,也同样证实大陆曾是连在一起的。比如广布于澳大利亚、印度、南美和非洲等南方大陆晚古生代地层中的羊齿植物化石,在南极洲也有分布。此外,被大洋隔开的南极洲、南非和印度的水龙兽类和迷齿类动物群,也具有惊人的相似性。这些动物也见于劳亚大陆。如果这些大陆不是曾经连在一起,很难设想这些陆生动物和植物是怎样远涉重洋、分布于世界各地的。

板块构造说

板块构造理论,是从海底研究得出的,是了解地球形态的一把钥匙。

地球表层是由一些板块合并而成。这些板块就像浮在海面的冰山,在熔融的地幔岩浆上漂浮运动。所谓板块构造,讲的就是这些坚硬的岩石板块以及它们的运动体系。地球表层主要有6个基本板块。板块坚如磐石,内部稳定,地壳处于比较宁静之中;而板块之间的交界处是地壳运动激烈的地带,经常发生火山喷发、地震、岩层的挤压褶皱及断裂。

板块构造示意图六大板块中,太平洋板块完全由大洋岩石圈组成;而大西洋由洋中央海底山脉分开,一半属于亚欧板块和非洲板块,一半属于美洲板块;印度洋,也由人字形的海底山脉分开,使印度洋洋底分别属于非洲板块、印度洋板块和南极板块。所以,这些板块是由大洋岩石圈及大陆岩石圈组成,包含了海洋与大陆。

板块为什么会运动?它的动力来自何处?目前的科学知识告诉我们,主要是地幔深处的热对流作用。地球深部的核心称地核,它是高温熔融的。它给地核外围的地幔加热,致使温度很高,靠近地核的岩层也熔化。地幔下部的导热性不能有效地将地核的热量散发出去,使热量积聚,致使地幔逐渐升高温度。地幔物质成为塑性状态,形成对流形式的运动。地幔的热对流是在大洋中的海底山脉(又称大洋中脊)处上升,沿着海底水平运动,到达大洋边缘的海沟岛弧带,经过水平长距离运动后冷却,而沿海沟带下沉,又回到高温的地幔层中消失。

板块构造层示意图由于地幔的对流运动,使得漂浮在它上面的板块也被带动做水平运动。所以,地幔的热对流是带动板块运动的传送带。板块从大洋中脊两侧各自做分离的运动。这运动的板块最终总会有相遇的,相遇时会相互碰撞。当大洋板块与大陆板块相碰撞时,由于大洋板块密度大而且重,就插到大陆板块之下,在碰撞向下插入处就形成大洋边缘的深海沟。假使是两个大陆板块相碰撞,则互相挤压,使两个板块的接触带挤压变形,形成巨大的山系。如喜马拉雅山系就是由于欧亚板块与印度板块挤压而形成的。因此,大洋底部的运动,形成大洋边缘岛弧海沟复杂的地貌,也构成大陆上巨大的山系。板块构造控制了整个地球的地表形态。

海底扩张时对流的地幔软流层

运动的海洋

大海的“呼吸”

“月有阴晴圆缺”,海有涨潮落潮,大海中的海水每天都按时涨落起伏,发生变化。古时,人们把白天的涨落称为“潮”,夜间的涨落叫做“汐”,合起来叫做“潮汐”。潮汐运动示意图潮汐现象使海面有规律地起伏,就像人们呼吸一样。海水涨起来的时候,只见那水头像骏马一般,从大海远处奔腾而来,转眼间水满湾畔,惊涛拍岸,发出雷鸣般的轰鸣,飞沫四溅。及至退潮,则别有一番景致。只见海水渐次回落,转瞬间,被海水覆盖的金黄色沙底、奇形怪状的礁石,都显露出来。

潮水为什么夜以继日、周而复始地运动着?是什么力量促使海水发生如此有规律的升降、涨落?我国古代不少科学家,经过长期观测,已经发现海洋潮汐现象与月亮的盈亏圆缺有密切的关系。潮汐是海水受太阳、月亮的引力作用而形成的。根据万有引力定律,两个物体之间都存在着相互吸引力;引力的大小,与它们的质量乘积成正比,而与它们之间的距离的平方成反比。

地球上各地的引潮力,随地、月之间的距离远近变化而变化,加上地球也不停地自转,引潮力也随时变化着。从而,各地在不同时间,有着各种不同大小的潮汐涨落。

潮汐规律示意图大海的“脉搏”

人有脉搏,医生通过人的脉象变化,能够诊断出病人的病情。大海也有脉搏,无论你什么时候见到大海,总能看到它在那里永不停息地波动着。波涛的起伏,多么像人的脉搏在跳动!根据大海的“脉搏”,不是“诊断”它的病情如何,而是能推知它的“脾气好坏”。在巨浪如山的时候,好像大海在“发怒”;微波荡漾的时候,似乎大海“心平气和”。千姿百态的波浪,反映着大海变化无常的复杂“心情”,也显示出它“巨大胸怀”的无穷力量。

波浪,又称风浪,因为浪是由风产生。波浪有多种类型,每一种波浪的类型、形成、传播方式不同,具有不同的特征。波浪“家族”的成员可按波长、周期分组。风浪的周期可在1~25秒、波长可在1~500米之间变化。波高是波谷与波峰之间的垂直距离,它是由三个因素决定的:风程(风吹过的距离)、风的持续时间和风速。

阵风吹过海面,对某部分海区的作用比其他部分强烈,因此产生水面形变,形成涟波;涟波迅速形成波,对风流产生影响,形成向风侧较强的推力和背风侧较弱的推力。风能一旦得到补充,它便可由一个波传给另一个波,最后形成波浪。

海面巨浪位于南北半球的中纬度地区的西风带,这里常年吹刮偏西风,风速又很大。在北纬40°~60°之间多为陆地阻隔,海上大风受此阻力,风速相应降低很多,而南纬40°~60°之间几乎全部为辽阔海洋,表层海水受风力的作用,也产生了自西向东的环流,由于常年吹刮西风,这个海区里风大浪高流急,航行的船只在这里犹如小球一样,被大浪不断地撞击,上下剧烈颠簸,险象环生。很多海员谈起南半球的西风带都为之变色。1991年我国“极地”号南极考察船曾经过那里,当时在船上的记者描述的情景是:“船于1991年3月6日航行到南纬55°处,遇到35米/秒的强风,浪高达20米,山一样的巨浪呼啸着从船尾滚滚而至,将船尾部盘结的粗缆绳全部打散,冲入海里。后甲板上由铆钉固定的1吨重的蒸汽锅被连根拔起,像陀螺一样在甲板上滚来滚去,后甲板的门也被巨浪冲破……”这段触目惊心的报道证实了西风带对船只带来了多么大的威胁和险象。

波形前进,皮球只是做了一个圆周运动。

西风带的风力为什么如此巨大和持久呢?这主要是由以下两个原因造成的。首先是地球自转对空气流动的方向起着主导作用,按大气环流总的结构,中纬度的气流是向极地输送。就是说,在北半球中纬度应为南风,南半球则为北风。但地球由西向东自转产生的偏向力,永远作用于前进方向的右侧,由此相应地把南风转变成西南风,北风改变成西北风。而偏向力是随纬度增加而增大的,在中纬度这个力的作用是不容忽视的,这是西风带盛行西风最直接的因素。其次是中纬度地区温差大,热量消耗也大,上下对流旺盛。

波浪的作用,给人们奉献了更多的实惠,反被人们忽视。我们在海水浴场游泳,在平展洁净的沙滩上漫步,躺在上面沐浴着阳光,多么惬意舒适。你可曾想过,海滩上这均匀的沙粒、光滑浑圆的石子,都渗透着海浪的辛勤劳作。是它,把大石块击碎,把粗石磨成细沙,日夜不息,年深日久,把泥土淘走,洗净沙粒,铺得平展展的,供人类享用。

同类推荐
  • 到太空去旅游(探索发现漫游记)

    到太空去旅游(探索发现漫游记)

    《到太空去旅游》本书为您讲述关于太空的科普知识。本书知识全面、图文并茂、通俗易懂,能够培养读者的科学兴趣和爱好,达到普及科学知识的目的,具有很强的可读性、启发性和知识性,是广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
  • 海洋馆漫游:海洋生物天地

    海洋馆漫游:海洋生物天地

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 海洋馆漫游:海洋科技看台

    海洋馆漫游:海洋科技看台

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 地球与环境(人与环境知识丛书)

    地球与环境(人与环境知识丛书)

    我们只有一个地球,幸运的是,人类已经觉醒。目前,世界各国政府和人民都在想尽办法治理环境污染,保护生态平衡,为人类的可持续发展寻求出路。世界正行进在环保之路上,这需要每一个社会成员的参与。只有今天对环保付出努力,才有人类明天的健康。刘芳主编的《地球与环境》从地球与环境的角度来阐释人与环境之间的关系。
  • 野人王国百科(奥秘世界百科)

    野人王国百科(奥秘世界百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
热门推荐
  • 你是聪明还是笨

    你是聪明还是笨

    本书以活泼有趣的事例为背景,将笨人的做事方式和聪明人的做事方式进行鲜明对比,告诉你,以恰当的方式做事才能赢得成功。如何应对上司、善待同事、领导下属、赢得客户、做好自己、恋爱交友、经营婚姻、教育孩子等等,生活中处处都有智慧,而此书就是一本难得的智慧宝典!
  • 斗破之马气大陆

    斗破之马气大陆

    本书原书名《斗破苍穹之马气大陆》这里是属于马气的世界,没有花俏艳丽的魔法,有的,仅仅是繁衍到巅峰的马气!“我是一个废物,正在被好几个斗帝追杀,但是我内心毫无波澜,甚至特么还有点想笑。”“因为,我的马儿比他们的马儿跑得快~~~”“小斗者!你给我站住!有本事下马一战!”“呵呵,老子就不下马,有本事你骑马追上我啊!”本书等级制度:马者,马师,大马师,马灵,马王,马皇,马宗,马尊,马圣,马帝。本书读者交流群,马气大陆总群:887328650(两千人群,快满了,少加这个。)马气大陆之马帝:894662774(五百人群,还空不少)马气大陆之马殿:897448914(五百人群,备用群)马气大陆之马宗:897689693(五百人群,备用群)
  • 五木经

    五木经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 纯男恋上俏熟女

    纯男恋上俏熟女

    对于这部作品,我只想让看过的人能感受到那份纯真。这是讲述一个发生在高四的恋爱故事,男主人单纯愚笨,女主人公漂亮可爱又成熟,欲知结果如何,请您关注《纯男恋上俏熟女》,对您的支持我感激万分。
  • 冷少心尖宠:总裁别过来

    冷少心尖宠:总裁别过来

    谁说女追男隔层纱?我看这纱是纯棉加厚的吧?谁说高冷内心都是逗比?我看都是扯淡的吧?看呆萌小职员如何追到高冷总裁逆袭的!
  • 中国古代经济改革家:镜鉴兴衰三千年(修订本)

    中国古代经济改革家:镜鉴兴衰三千年(修订本)

    本书对中国古代六大经济改革家:管仲、商鞅、桑弘羊、刘晏、王安石、张居正的改革背景、改革历程进行了描述,并分析了改革成果以及他们的改革思想,剖析了其中蕴含的王朝兴衰的秘密,同时对官商经济和重农抑商政策做了清晰的解读和分析。
  • 萌系吃货女皇成长记

    萌系吃货女皇成长记

    "卿卿被养父母当牲口贩卖,被婊子情敌杀害,临死之际因老道士送的一场机缘来到架空时空,顾卿卿成为了乾清公主。在这里她有一个各种宠溺自己的女儿控父皇,一个名义上自己儿砸的小萌娃嘟嘟,还有一个救了自己能占卜能治病的银发神医林穆清,以及一群目的各异的不靠谱暗卫。到最后顾卿卿才醒悟,原来一切表面上的美好背后都是晦暗的阴谋。“呵,我便杀尽天下欺我,辱我,背叛我之人!”顾卿卿浑身浴血而立在万千尸骨之上,笑看染上殷红鲜血的万里河山,却唯独染不上林穆清银色的发,清冷的眸。他还是那般遗世而独立,“卿卿,真正爱你之人一直都在你身后,你可曾回眸一看。”【情节虚构,请勿模仿】
  • 代嫁之狂傲庶妃

    代嫁之狂傲庶妃

    长的丑,爹不疼娘不爱,不受混蛋太子宠爱?那又如何?她暮云桑,可是21世纪金牌杀手,压根就不是那个淹死湖底,替姐出嫁的卑微太子妃,她可受不来一星半点的窝囊气!至于北辰默风那丫的,就算是个太子,惹毛她,照样剥皮抽筋削骨一条龙伺候!哼,姐就是这么狂了!--情节虚构,请勿模仿
  • 过去皆冬,余生尽暖

    过去皆冬,余生尽暖

    叶笙回国参加高中同学聚会,和她的遇见,一段段回忆被揭开,白色和黑色的婚礼,生活再一次绕回原地,故事,还在继续。
  • 案例:用户至上(第23辑)

    案例:用户至上(第23辑)

    用户至上的年代,传统的企业管理思想受到了巨大的冲击。“用户至上”不再作为一个空洞的口号,而是企业生存发展的方法论。用户、市场、企业之间的关系也重新进行了排列组合。对企业来说,真正了解用户需求,保证用户价值实现,成了共同追求的目标。谁能适应这种变化,谁就能走在时代的前端。